榮登《Science Robotics》封面！大象機(jī)器人產(chǎn)品賦能科研突破

應(yīng)用大象機(jī)器人機(jī)械臂作為核心研究工具產(chǎn)出的論文，被機(jī)器人領(lǐng)域頂級期刊《Science Robotics》（影響因子27.5，JCR/中科院雙1區(qū)）收錄并榮登期刊封面。

Science Robotics封面｜2025年6月

利用軟體機(jī)器人對多種植物進(jìn)行原位葉面增強(qiáng)，以用于光學(xué)表型分析與生物工程

該研究由康奈爾大學(xué)團(tuán)隊完成，聚焦精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)痛點(diǎn)——傳統(tǒng)葉面注射易損傷葉片、適配性差、一致性低等問題，創(chuàng)新研發(fā)軟體機(jī)器人葉片夾持器，通過myCobot機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)自動化壓印加壓滲透，將納米顆粒與遺傳物質(zhì)精準(zhǔn)注入葉片，成功率超91%且損傷極小，實(shí)現(xiàn)了可靠的體內(nèi)表型分析和基因表達(dá)研究，從而推動植物生物工程與高通量表型分析的技術(shù)革新。

2025年，大象機(jī)器人產(chǎn)品在康奈爾大學(xué)、東京大學(xué)、首爾國立大學(xué)、密歇根大學(xué)、紐約大學(xué)、滑鐵盧大學(xué)、早稻田大學(xué)、華中科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、香港理工大學(xué)等海內(nèi)外前沿學(xué)府和研究機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，以幫助研究人員更高效地構(gòu)建、測試和分享突破性成果為核心目標(biāo)——通過提供模塊化、開源且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的機(jī)器人硬件平臺，支持跨學(xué)科團(tuán)隊快速搭建實(shí)驗系統(tǒng)、迭代算法并驗證創(chuàng)新思路。

自近百篇學(xué)術(shù)論文中遴選的 10 項代表性研究，共同驗證了大象機(jī)器人產(chǎn)品在高精度運(yùn)動控制、環(huán)境適應(yīng)性等方面的卓越性能，而其開源生態(tài)與兼容性設(shè)計進(jìn)一步降低了研究門檻，促進(jìn)了多元場景的快速原型開發(fā)與成果共享，加速全球機(jī)器人與人工智能領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)現(xiàn)及現(xiàn)實(shí)應(yīng)用進(jìn)程。

01.

利用路徑規(guī)劃進(jìn)行以根部為中心發(fā)束調(diào)整的前發(fā)造型機(jī)器人系統(tǒng)

作者：Soonhyo Kim, Naoaki Kanazawa, Shun Hasegawa, Kento Kawaharazuka and Kei Okada

大學(xué)：東京大學(xué)

該研究介紹了一種機(jī)器人前發(fā)造型系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過圖像比對當(dāng)前與目標(biāo)發(fā)型方向圖，提取發(fā)根中心目標(biāo)發(fā)束并生成梳發(fā)軌跡，以高精度再現(xiàn)目標(biāo)發(fā)型。該系統(tǒng)采用協(xié)作機(jī)械臂myCobot 280 M5構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的3D軌跡執(zhí)行和可重復(fù)的精細(xì)頭發(fā)束操作。為機(jī)器人發(fā)型調(diào)整系統(tǒng)提供了可擴(kuò)展的視覺-運(yùn)動協(xié)同技術(shù)路徑，將推動機(jī)器人服務(wù)和美容領(lǐng)域等新興應(yīng)用。

02.

面向制造業(yè)多機(jī)器人協(xié)作的動態(tài)不可聽頻移通信系統(tǒng)

作者：Semin Ahn, Dohyeon Kim and Sung-Hoon Ahn

大學(xué)：首爾國立大學(xué)

該研究介紹了一種動態(tài)不可聽頻移通信方法，使用18-22 kHz頻段的聲音信號實(shí)現(xiàn)分散的機(jī)器人之間的交互。

通過多種異構(gòu)機(jī)器人（包括自主移動機(jī)器人myAGV和協(xié)作機(jī)械臂myCobot 280 Pi）進(jìn)行驗證，作為接收器機(jī)器人通過聲學(xué)通道接收并執(zhí)行命令。該方法無需依賴WiFi或藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，且對噪聲和環(huán)境干擾具有魯棒性。在一對一、一對二和一對多配置下，實(shí)驗結(jié)果表明，在距離高達(dá)4米的范圍內(nèi)，通信準(zhǔn)確率超過97.5%，在強(qiáng)噪聲條件下依然表現(xiàn)穩(wěn)定可靠。該方法為無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下異構(gòu)機(jī)器人群體的協(xié)同作業(yè)提供了一種低成本、易部署的通信解決方案。

03.

通過透明性建立信任：利用視覺-語言模型實(shí)現(xiàn)自主移動機(jī)器人可解釋的社交導(dǎo)航

作者：Oluwadamilola Sotomi, Devika Kodi and Aliasghar ArabUniversities

大學(xué)：密歇根大學(xué)、紐約大學(xué)

該研究針對自主移動機(jī)器人在社交環(huán)境中因決策不透明導(dǎo)致人機(jī)信任度低的問題，提出了一種多模態(tài)可解釋性框架，該框架整合了視覺語言模型（VLM）和熱圖可視化技術(shù)，通過ROS2節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時環(huán)境感知與行為解釋，以提高機(jī)器人導(dǎo)航過程中的透明度。該系統(tǒng)在myAGV上進(jìn)行了手動和自主導(dǎo)航測試，開發(fā)了一個可解釋性模塊，用于檢測社交沖突、生成視覺推理提示并提供自然語言解釋。

利用myAGV基于ROS的移動性、車載傳感和實(shí)時控制功能，該框架有效地傳達(dá)了機(jī)器人的意圖和動作。在30名參與者的用戶研究中，大多數(shù)人表示提供實(shí)時解釋后信任度、理解度、偏好度更高。混淆矩陣分析進(jìn)一步證實(shí)了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究表明，將可解釋性整合到自主移動機(jī)器人中，可顯著改善人機(jī)協(xié)作，并提高其在社交環(huán)境中的可用性。

04.

使用多層波紋管式軟氣動執(zhí)行器的軟-剛性混合旋轉(zhuǎn)和滑動關(guān)節(jié)：其設(shè)計、表征及作為軟-剛性混合夾持器的應(yīng)用

作者：Peter Seungjune Lee, Cameron Sjaarda, Run Ze Gao, Jacob Dupuis, Maya Rukavina-Nolsoe and Carolyn L. Ren

大學(xué)：滑鐵盧大學(xué)

該研究針對軟體氣動執(zhí)行器在負(fù)載能力、環(huán)境適應(yīng)性和運(yùn)動穩(wěn)定性方面的不足，提出一種基于多層波紋管型軟體氣動執(zhí)行器的軟硬復(fù)合回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與平移關(guān)節(jié)。該系統(tǒng)通過剛性組件封裝保護(hù)執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)了更高的位移效率、力輸出和抗外部載荷能力。基于該關(guān)節(jié)構(gòu)建的三指軟硬復(fù)合夾爪可穩(wěn)定抓取多種尺寸與形狀的物體，并集成于myPalletizer 260協(xié)作機(jī)器人末端進(jìn)行抓取演示。實(shí)驗表明，該回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在13.1kPa氣壓下可達(dá)90轉(zhuǎn)角，最大輸出力4.93N，經(jīng)15000次循環(huán)仍保持穩(wěn)定性能，為軟體機(jī)器人在農(nóng)業(yè)采摘等實(shí)際應(yīng)用提供了可靠解決方案。

05.

支持多種墨水和彎曲沉積表面，用于制造復(fù)雜食品結(jié)構(gòu)的協(xié)作式異構(gòu)微型機(jī)器人3D打印機(jī)

作者：Karen Jazmin Mendoza-Bautista, Mariana S. Flores-Jimenez,Laisha Daniela Vazquez Tejeda Serrano, Grissel Trujillo de Santiago,Mario Moises Alvarez, Arturo Molina, Mariel Alfaro-Ponce and IsaacChairez

大學(xué)：蒙特雷科技大學(xué)、墨西哥國立自治大學(xué)

該研究針對傳統(tǒng)食品3D打印機(jī)難以在曲面基底上實(shí)現(xiàn)多材料同步打印的問題，提出了一種協(xié)作式異構(gòu)微型機(jī)器人3D打印機(jī)，利用多種墨水和彎曲的沉積表面來制造復(fù)雜的食品結(jié)構(gòu)。

該研究將協(xié)作機(jī)械臂myCobot 280 M5作為機(jī)器人操作器的一部分，有效解決了多材料食品打印中的挑戰(zhàn)，如擠出一致形狀以及創(chuàng)建復(fù)雜幾何形狀的能力，使得對食品墨水流速的控制得到改善，并促進(jìn)了多材料的無縫集成，從而獲得食品最佳的口感和味道。同時，為人工合成肉等復(fù)雜食品結(jié)構(gòu)的定制化制造提供了高自由度、多材料集成的新方法，并為多樣化的飲食需求提供了量身定制的解決方案，從而有助于實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的食品生產(chǎn)實(shí)踐。

06.

利用動態(tài)手勢進(jìn)行人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)四足機(jī)器人與機(jī)械臂的遠(yuǎn)程操作

作者：Jianan Xie, Zhen Xu, Jiayu Zeng, Yuyang Gao and KenjiHashimoto

大學(xué)：早稻田大學(xué)

該研究針對復(fù)雜機(jī)器人系統(tǒng)遙操作中動態(tài)手勢交互的精確性與實(shí)時性需求，提出了一種基于動態(tài)手勢的人機(jī)交互系統(tǒng)。系統(tǒng)通過Depth-MediaPipe框架精確提取手部骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并利用Semantic-Pose-to-Motion模型解析手勢的語義與姿態(tài)信息，實(shí)時轉(zhuǎn)換為對四足機(jī)器人移動、機(jī)械臂末端執(zhí)行器跟蹤及基于語義的命令切換等機(jī)械動作。實(shí)驗在Unitree Go1四足機(jī)器人及myCobot 280機(jī)械臂上進(jìn)行，結(jié)果顯示：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)直觀、精確的實(shí)時交互控制，平均推理延遲為29.77毫秒，抓取任務(wù)成功率達(dá)86.7%，該技術(shù)在從物流到遠(yuǎn)程醫(yī)療的廣泛應(yīng)用中具有巨大潛力，為復(fù)雜機(jī)器人平臺的直觀、實(shí)時遙操作提供了一種有效的解決方案。

07.

利用軟體夾具和視覺控制機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)黑莓自主采摘

作者：Fabio Taddei Dalla Torre, Omar Faris, Philip H. Johnson andMarcello Calisti

大學(xué)：特倫托大學(xué)、林肯大學(xué)、圣安娜高等學(xué)院

該研究針對黑莓采摘自動化中果實(shí)易損、定位難的問題，提出了一種基于軟體氣動夾持器與視覺伺服的自主采摘系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成myCobot Pro 320機(jī)械臂、YOLOv8檢測模型與內(nèi)窺鏡視覺反饋，通過模塊化任務(wù)評估框架，實(shí)現(xiàn)了黑莓的識別、定位、抓取與放置全流程自動化。實(shí)驗結(jié)果表明，視覺檢測成功率高達(dá)98.4%，抓取成功率為76.6%。該系統(tǒng)為高價值軟性果實(shí)的機(jī)器人采收提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑與系統(tǒng)性評估基準(zhǔn)。

08.

異構(gòu)三機(jī)器人協(xié)同搬運(yùn)的高柔順性研究

作者：ZHANG Shuzhong, Ql Chunyu, ZHANG Gong, SU Jiahong, QlUWeiqian and RUAN Yuzhen

大學(xué)：福建工程學(xué)院、華南理工大學(xué)、廣東技術(shù)師范學(xué)院

該研究針對異構(gòu)三機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)同搬運(yùn)柔順性問題，通過使用myCobot 280（六軸協(xié)作機(jī)械臂）與myPalletizer 260（四軸碼垛機(jī)械臂）以及另一臺六軸協(xié)作機(jī)械臂，提出基于近端策略優(yōu)化（PPO）的強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制方法。在CoppeliaSim機(jī)器人仿真器中建立了異構(gòu)三機(jī)器人協(xié)同搬運(yùn)的仿真環(huán)境，分別開展了力控制與強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制的對比仿真。結(jié)果表明，強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法顯著提高了軌跡跟蹤精度和運(yùn)動平滑度，也具備從仿真到現(xiàn)實(shí)遷移的可行性，這一進(jìn)步有望在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更靈活、更高效的作業(yè)來改變工業(yè)自動化。

09.

尋找果實(shí)：設(shè)計一個考慮遮擋的零樣本的Sim2Real深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)規(guī)劃器，用于植物操作

作者：Nitesh Subedi,Hsin-Jung Yang,Devesh K.Jha and SoumikSarkar

大學(xué)：愛荷華州立大學(xué)

該研究聚焦于復(fù)雜且雜亂的農(nóng)業(yè)環(huán)境中機(jī)器人操作所面臨的挑戰(zhàn)，特別是針對水果定位和遮擋解決的任務(wù)。研究團(tuán)隊利用雙臂半人形機(jī)器人myBuddy 280，開發(fā)了一個能夠與可變形植物靈活交互的端到端深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)（RL）框架。該方法使機(jī)器人能夠通過學(xué)習(xí)操縱枝葉來發(fā)現(xiàn)隱藏的水果，而無需精確的幾何建模。該研究展示了農(nóng)業(yè)機(jī)器人自動化方面的顯著進(jìn)步，為可擴(kuò)展的、感知驅(qū)動的解決方案鋪平了道路，這些解決方案能夠在動態(tài)且不可預(yù)測的環(huán)境中有效運(yùn)行，從而提高農(nóng)業(yè)部門的生產(chǎn)力和效率。

10.

利用自學(xué)習(xí)機(jī)器人系統(tǒng)增強(qiáng)醫(yī)療輔助：一種基于深度模仿學(xué)習(xí)的解決方案

作者：Yagna Jadeja, Mahmoud Shafik, Paul Wood and Aaisha Makkar

大學(xué)：德比大學(xué)

該研究介紹了一種基于深度模仿學(xué)習(xí)（DIL）的醫(yī)療輔助自學(xué)習(xí)機(jī)器人系統(tǒng)（SLRS）。該SLRS解決方案能夠觀察并復(fù)制人類的演示，從而無需明確的任務(wù)特定編程即可掌握復(fù)雜技能。以myCobot 280 Jetson Nano為實(shí)驗平臺，該系統(tǒng)能夠自主觀察并模仿人類動作，從而有效輔助醫(yī)療專業(yè)人員。通過結(jié)合先進(jìn)的感知技術(shù)與手勢識別，該系統(tǒng)能夠執(zhí)行如藥物遞送和患者支持等復(fù)雜任務(wù)，有助于解決醫(yī)療服務(wù)運(yùn)營效率低下的問題。

這些研究橫跨精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、軟體機(jī)器人、可解釋導(dǎo)航、人工智能、食品制造、醫(yī)療輔助等領(lǐng)域，驗證大象機(jī)器人產(chǎn)品的高適配性與性價比。大象機(jī)器人通過提供極致性價比且觸手可及的開源機(jī)器人解決方案，賦能全球尖端科研與教育實(shí)踐，推動工業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、醫(yī)療等多場景預(yù)研落地，持續(xù)加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用進(jìn)程，引領(lǐng)機(jī)器人技術(shù)普惠化創(chuàng)新。